JPS60236216A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPS60236216A
JPS60236216A JP9259584A JP9259584A JPS60236216A JP S60236216 A JPS60236216 A JP S60236216A JP 9259584 A JP9259584 A JP 9259584A JP 9259584 A JP9259584 A JP 9259584A JP S60236216 A JPS60236216 A JP S60236216A
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JP
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tube
reaction tube
reaction
wafer
gas
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JP9259584A
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Taisan Goto
後藤 泰山
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
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    • H01L21/02518Deposited layers
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    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造に用いられる気相成長装置
に係り、特にエピタキシャル膜の気相成長をより大量に
行なうのに適した気相成長装置に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
気相成長装置は、(1)非晶質あるいは多結晶質膜(い
わゆるCVD膜)用と、(2)単結晶質膜(いわニルエ
ピタキシャル膜)用の2つのグループに分けられる。上
記(1)グループのうち非晶質の5i02膜% Si3
N4膜や多結晶質のSt (ノンドープ)膜の気相成長
は、膜の生成が比較的容易であるため、ウニ・・を多数
平行に配列したいわゆる拡散炉型の装置番でより、比較
的皺産化が進められているが、十記(1)グループの中
でもリン(円やホウ素(111にドーグしfl I’ 
S (l膜やドーグト多結晶S1膜および(2)グ!(
−)のエビタキ/ヤル膜では、抵抗分布、膜厚5) イ
H; l(おいて均一性が良く欠陥のない膜の生成が困
難Cあり、fΦ々の量産化技術の開発の試みにもかかわ
らず、成功していなかった。すなわち、拡散炉型の装置
としては、第1図に示すように、例えば抵抗ヒータなど
の加熱源1によって加熱される熱壁部の反応管2内に、
該反応管2の長手方向と垂面に多数のウニ・・3をそれ
ぞれ平行に配列し、反応管2の一端側に設けたガス供給
ノズル4から反応ガスを流入させ他端側に設けた排気口
5から排出させるようにしたものが提案されているが、
この装置は反応ガスがウェハ3と直角な方向に流れるた
め、膜厚の均一化(i−はかるためには減圧化 −する
必要があり、この減圧化によって膜成長速度が減少する
欠点があり、特に膜抵抗率の分布(ドープト原子の分布
)を均一にすることが難しい。
これに対し、第2図に示すように、抵抗ヒータ線などの
加熱源6によって加熱される半球面状のベルジャ7.8
にて形成される反応室9内Vこウニ・・3を立てて多数
配列し、その)三方に設けたガス供給ノズル10から反
応ガスを流し、下方の排気111 lから排出すること
により、反応ガス全つ工・・3に泪って流すようにした
ものや、図示しないが、いわゆる横型の熱壁型反応管の
内部に多数のつ王・・を互いに産性にして反応管の長手
方向にイjわせて配列し、該反応管の一端から他端に向
はウニ・・に沿って反応ガスを流すようにした装置も櫂
案されているが、これらの装置をエピタキ/ヤル膜の生
成に適用しようとすると、エビタキ/ヤル膜の場合には
反応温度が約1200℃と高く、さらに反応管は熱壁で
あるため、壁面に付着した膜片が温度の昇降によって落
下し、特にウェハの1・方の熱壁部から落下した膜片が
ウニ・・表面に付着して不良の原因となっていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前述した(1)グループのようないわ
ゆるC V D膜はもちろんエビタキ/ヤル膜でもより
均一にして欠陥の少ない膜生成ができ、かつ量産が可能
な気相成長装置を提供するにある。
〔発明の構成〕
かかる目的を達成するための本発明は、鉛直方向に伸び
る反応管と、この反応管の内側に着脱可能に設けられた
均熱管と、反応管の周囲に設けられ反応管を実質的に透
過して均熱管を加熱する放射エネルギを発生する加熱源
と、反応管の上部に設けられたガス供給ノズルと、反応
管の下部に設けられた排気口と、均熱管内に位置すべく
反応管に対して出入可能に設けられ多数のウェハを互い
に略平行にしてかつ反応管の長手方向に対し略平行に位
置させるウェハ支持治具とからなり、均熱管を介して各
ウェハをより均一に加熱すると共に、実質的に高温にな
る均熱管がウニ・・の側方にのみ位置するようにし、こ
の均熱管から膜片なとの付たものである。
〔実施例〕
以下本考案の一実施例を示す第3図ないし7!、4図に
ついて説明する。21は石英製の反応管で。
その長手方向が鉛直に位置するように設置されている。
反応管21の上端は開放され、該上端部に0リングなど
の7一ル部材22を介在させてガスリング23が着脱可
能に設けられ、その上に7一ル部材24を介してトップ
プレート25が図71<シない昇降装置により開閉可能
に設けられている。
トッププレート25には内部に冷却流体の流路25aが
設けられている。なお、図示しないが、ガスリング23
Vcも同様の流路が設けられている。
反応管21の内側には、均熱管26が着脱0丁能に係合
されている。反応管21の周囲には、赤外線加熱用のラ
ンプ27および反射板28を複数配列したランプブロッ
ク29が設けられている。前記均熱管26は、ランプ2
7から石英製の反応管21を透過してくる赤外線を所定
の割合で吸収して加熱される材料、例えばSi、SiC
,カーボ/−マたViSi02等で形成されている。
ガスリング23には、複数のカス供給ノズル3゜が設け
られ、反応管21の上部eこ反応ガスやパージガスなど
の気相成長工程において必要な種々のガスを噴出するよ
うになっている。lた、ガスリング23には、複数のパ
ージガスノズル31が設けられている。パージガスノズ
ル31 ノ先端1−1、均熱管26のフランジ部26a
を抜き差し0■能に貫通して均熱管26と反応管21と
の間に入り、この間にN2、tl 2 などのパージガ
スを供給するようになっている。反応管21の下部には
排気口32が開けられている。
トッププレート25の内面中央VCはホルダ33が取付
けられ、このホルダ33にウニノ・支持治具34の上端
部を着脱自在に係合させるようになっている。ウニノ・
支持治具34は、反応管21の中心線に対して垂直な平
面内に位置する2本で1組のウェハ支持棒34a(i−
2組備え、これらのウニ・・支持棒34aに間隔を置い
て設けた溝にウニ・・35全嵌人させ、第3図および第
4図に示すように、多数の該ウニ・・35を互いに平行
にして反応管2Iの長手方向に沿って、すなわち鉛直に
立てて位置させるようKなっている。なお、これらのウ
ェハ35は、鉛直状態から若[傾斜させて表面を上方に
向け、この表面により積極的に反応ガスを接触させ膜生
成速度全増加させることも考えられる。
次いで本装置の作用について説明する。トノシブレート
25を図示しない昇降装置によってにケ1させ、予めウ
ニ・・35をセットしたウニノ・支持冶具34をホルダ
33に係合させる。次いで、トップグレート25を下降
させ、第3図に不すように、密閉する。このとき、ウニ
・・35−は均熱管26中に位置する。次に、排気口3
2から排気しつ′″)ガス供給ノズル30およびノ(−
ジガスノズル31からN2ガスを、次いで142ガスk
Kして反応管21内をH2ガスに置換し、ランプ27に
通電して、該ランプ27から強力な赤外線を発生させる
。ランプ27からの赤外線は直接および反射板28を介
して反応管21に照射される。この赤外線は反応管21
が石英で形成されているため、該反応管21を実質的に
透過して内部の均熱管26に達する。
均熱管26は前記赤外線を吸収して発熱昇温し、その内
部空間に対して恒温壁として働き、該空間内をほぼ均一
に加熱し、そこに置かれているウェハ35を所定の気相
成長温度に加熱する。なお、前記ランプ28による加熱
中は、トッププレート25の流路25aおよびガスリン
グ23やランプブロック29の図示しない流路に冷却流
体を流し、これらを冷却すると共に、反応管21の外表
面にも冷却空気を吹き付けて冷却する。
ウニ・・35が所定の気相成長層#に達したならば、ガ
ス供給ノズル30から反応ガスを供給してウェハ35に
気相成長層を形成する。このとき、反応ガスは互いに平
行に配列されているウニノ・35の間をそれらに沿って
流れるため、膜厚および抵抗率分布の均一化がはかれる
。これらをより効率的に行うために前述したようにウニ
ノ・35を若干傾斜させたり、各ウニ・・350間隔を
完全な平行とせず、交互に若干勾配を持たせてもよい。
他方、パージガスノズル31からはH2ガスを流し続け
、均熱管26と反応管21との間に反応ガスが流入しな
いようにし、反応管21の内面と均熱管26の外周面に
反応生成物が付着することを防止する。
この反応管21の内面に対する反応生成物の付着は、前
記1−12ガスすなわち・く−ジガスによる反応ガスの
パージと、前記冷却空気による外側からの冷却によって
より確実に達成される。また、ウニ・・35の上方に位
置するトッププレート25は、 Ajl記のように流路
25aを流れる冷却流体によ′pて冷却されているため
、反応生成物の付着は押えられる。他方、均熱管26の
内面は、高温であり、反応ガスに直接接触するため、反
応生成物が付着するが、これは該均熱管26を介して行
なわれるウェハ35の加熱に悪影響を及ぼすことはなく
、また付着物がはく離して落下しても、これはガス供給
ノズル30から供給されて排気口32へ向かう下向キの
ガス流によって下方へ確実に落下するため、ウニノ・3
5へ付着することはほとんどない。
第5図は、本発明の他の実施例を示すもので、ガス供給
ノズル3OA’e多数の小孔を有する/ヤワー状に形成
し、て、反応ガスの流れを層流とし、より均一な気相成
長層が得られるようにしたものである。なお、このガス
供給ノズル30Aは、ウェハ35の出入の障害にならな
いようトップグレート25Vc取付けられている。その
他の構造は、第3図および第4図と同様であるため、説
明を省略する。
第6図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、放
射エネルギの発生源として高周波コイル36を用いたも
のである。この場合、均熱管26は被誘導加熱物として
作用するので、その材料はカーボン、Si、SiC等の
電気導体で形成される。
第7図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、シ
ャワー状のガス供給ノズルを符号30B。
30 Cで示すように半径方向に複数のリング状に分割
し、それぞれの反応ガス流量の割合を可変にして、気相
成長層のより一層の均一化をはかるようにしたものであ
る。また、この第7図は、ウニノ・7 35と排気口32との間にバッファ板A”設け、均熱管
26内の断面全体にわたるガスの流量分布を適宜に設定
し得るようにした例をも示している。
第8図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、ウ
ェハ支持治具34に石英、カーボン、Si、SiCなど
の材料で形成したウニノ・支持板38を設け、ウェハ3
5をこのウニノ・支持板38Vc密着させて保持するこ
とにより、反応ガスの温度や流れの変動によるウェハ3
5の温度変化をより小さく押えるようにしたものである
なお、本発明における反応管21および均熱管26は、
平行に多数配列されたウニ・・35の開閉形状に合わせ
て断面全角形にしてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、多数のつ工・・を反
応管内により密に配列する為一度により多くのウェハを
処理できると共に、膜厚、抵抗率分布などがより均一で
、反応容器内に付着した反応生成物のはく離に伴なう欠
陥も少ない良好な気相成長層が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の量産型気相成長装置のそれ
ぞれ異なる例を示す概要断面図、第3図は本発明の一実
施例を示す断面図、第4図は第3図のIV−IV線によ
る横断面図、第5図ないし第8図は本発明のそれぞれ異
なる実施例を示す概要断面図である。 21 ・・・反応管、23・・・ガスリング、25・・
・トッププレート、26・・均熱管、27・・・ランプ
(加熱源)、28・・反射板、30.30へ30B、 
30C・ガス供給ノズル、31・・・パージガスノズル
、32・・・排気口、33・・ホルダ、34・・ ウェ
ハ支持治具、35・・ウェハ、36・・・高周波コイル
(加熱源)、37・・・バッファ板、 38・・・ウニ
・・支持板。 出願人 東芝機械株式会社 第1図 第5図 第6図 手続補正書(自発) 昭和60年3月13目 1 事件の表示 昭和59年特許願第92595号 2 発明の名称 気相成長装置 3、補正をする者 特許出願人 〒104 住 所 東京都中央区銀座4丁目2番11号4゜補正の
対象 明細書の1特許請求の範囲 発明の詳細な説明および 
図面の簡単な説明」の欄 補正の内容 1)特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。 2)明細書第5頁4〜13行 [鉛直方向に・・・とからなり、]を次のように訂正す
る。 [鉛直方向に配置された反応容器と、反応容器の内側に
立てて着脱′1lrJ能に設けられた均熱管と、反応容
器の周囲に設けられ反応容器を実質的に透過して均熱管
を加熱する放射エネルギーを発生する加熱源と、均熱管
内に位置され多数のウェハを略鉛直方向に立てて配列す
るウニ・・支持治具と、ウニ・・に沿って均熱管内に反
応ガスを流すガス給排手段とからなり、−] 3) 同第5貴下から3行 「排気口へ導き得る」を 「排出し得る」と訂正する。 4)同第6頁2行。 「反応管Jを 「反応容器(以下反応管という)」と訂正する。 5)同第12頁下から8行 「反応管」を 「反応容器−]と訂正する。 6)同第13頁5行 「反応管」を 1反応容器」と訂正する。 特許請求の範囲 1 鉛直方向に配置された反応容器と、同反応容器の内
側に立てて着脱可能に設けられた均熱管と、前記反応容
器の周囲に設けられ前記反応容器を実質的に透過して前
記均熱管を加熱する放射エネルギを全装置。 3 加熱源が高周波誘導加熱用ワークコイルであること
を特徴とする特許請求の範囲第1′−またけ2項記載の
気相成長装置。 4 加熱源がランプであることを特徴とする特許請求の
範囲第1または2項記載の気相成長装置。 5 ウニ・・支持治具が熱伝導の良好な材質の板状のウ
ニ・・支持板を有し、該ウニ・・支持板の表面にウド・
を耳ヌ付けるようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第1.2.3または4項記載の気相成長装置。 6 反応容器と均熱管との間にパージガスを供給するよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1.2.3
1 71!たけ5項記載の気相成長装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I 鉛直方向に伸びる反応管と、同反応管の内側に着脱
    可能に設けられた均熱管と、前記反応管の同曲に設けら
    れ前記反応管を実質的に透過して炉記均熱管全加熱する
    放射エネルギを発生する加熱源と、前記反応管の上部に
    設けられたガス供給ノズルと、前記反応管の下部に設け
    られた排気口と、前記均熱管内に位置すべく反応管に対
    して出入可能に設けられ多数のウェハを互いに略平行に
    してかつ反応管の長子方向に対し略平行に位置させるウ
    ェハ支持治具とからなる気相成長装置。 2 加熱源が高周波誘導加熱用ワークコイルであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気相成長装置
    。 3 加熱源がラングであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の気相成長装置。 4 ウェハ支持治具が熱伝導の良好な材質の板状取付け
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1.2
    1fC,は3項記載の気相成長装置。 5、反応管と均熱管との間にパージガスを供給するよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第’+ 2+3
    4fcは4項記載の気相成長装置。
JP9259584A 1984-05-09 1984-05-09 気相成長装置 Pending JPS60236216A (ja)

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Cited By (5)

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